EP2340689A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum bereitstellen einer lampenleistung für den betrieb mindestens einer gasentladungslampe - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zum bereitstellen einer lampenleistung für den betrieb mindestens einer gasentladungslampe

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EP2340689A1
EP2340689A1 EP08875212A EP08875212A EP2340689A1 EP 2340689 A1 EP2340689 A1 EP 2340689A1 EP 08875212 A EP08875212 A EP 08875212A EP 08875212 A EP08875212 A EP 08875212A EP 2340689 A1 EP2340689 A1 EP 2340689A1
Authority
EP
European Patent Office
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lamp
power
converter
gas discharge
lamp power
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08875212A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alois Braun
Walter Limmer
Maximilian Schmidl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP2340689A1 publication Critical patent/EP2340689A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
    • H05B41/3924—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by phase control, e.g. using a triac

Definitions

  • the invention relates to a method for providing a lamp power for the operation of at least one gas discharge lamp in response to a dimming signal, which is input to a power factor correction circuit having a switching element which is switched clocked with a switch-on time, wherein the power factor correction circuit a DC link voltage, which in turn is input to a converter that provides the lamp power.
  • the invention also relates to a circuit arrangement with ei :: eir Fin ⁇ ar.g zun F: nspei ser. a Di nr ⁇ i ⁇ nals, a A ⁇ sqsrj z_, n providing a lamp power for the operation of at least one gas discharge ⁇ lamp, connected to the input power factor correction circuit with a control input aufwei- send controllable clocked switching element to ensure a uniform power consumption of the circuit arrangement, a connected to the output converter for generating the lamp power, a DC link voltage, which is applied to the output of the power factor correction circuit and the input of the converter, and a control output having a control unit for providing a control signal for the power factor correction circuit and a control signal for the wall ⁇ ler at the control output.
  • ei eir Fin ⁇ ar.g zun
  • F nspei ser. a Di nr ⁇ i ⁇ nals, a A ⁇ sqsrj z_
  • the invention relates to a method and a circuit arrangement for providing a lamp power for operating at least one gas discharge lamp according to the preamble of the main claim and of the Maugeordne ⁇ th claim.
  • the lamp power is adjusted in erfindungsge ⁇ MAESSEN method and the circuit arrangement according to the invention by means of a dimming signal, so that the operated gas discharge lamp can be dimmed by the dimming signal.
  • the dimming signal in this case has a phase or section.
  • a lamp power for the operation of at least one gas discharge lamp Providing a lamp power for the operation of at least one gas discharge lamp, a power factor correction circuit connected to the input with a control input having controllable clocked switching element to ensure a uniform power consumption of the circuit arrangement, a connected to the output converter for generating the lamp power, a DC link voltage at the output of the Power factor correction circuit and applied to the input of the converter, and a control output aufwei ⁇ send control unit for providing a Steuersig- signal for the power factor correction circuit and a control signal for the converter at the control output indicate that constructed more cost effective and with less component complexity than the circuit arrangements known in the prior art can be.
  • Switching element in the power factor correction circuit corresponds to a predetermined time.
  • An advantageous embodiment of the method comprises the following repetitive steps: detecting whether the dimming signal has a phase angle or a phase angle,
  • a first size which is a measure of a first Turning time of the switching element is, and Reduzie ⁇ ren the lamp power of the converter such that the switching element is closed for the duration of the first switch ⁇ time, if it was recognized that the dimming signal has a phase angle or phase section.
  • a second variable which represents a measure of a first peak voltage value of the dimming signal, is stored simultaneously with the first quantity, and the following additional steps are carried out:
  • T QN T 1 - ⁇ - C; C is one of the lamps ⁇
  • the dimming level of the connected ⁇ nen gas discharge lamp can be kept the same regardless of the peak voltage value of the dimming signal ⁇ .
  • the dimming signal is provided by a phase or section dimmer having a dimming range of 50% - 100%. This can avoid shortcomings that can occur at a dimming level below 50%.
  • circuit arrangement for providing a lamp power for the operation of at least one gas discharge lamp with:
  • a power factor correction circuit connected to the input with a controllable clocked switching element having a control input for ensuring a uniform current consumption of the circuit arrangement, a converter connected to the output for generating the lamp power,
  • a first memory element connected to the control unit for storing a first quantity, which represents a measure of a first switch-on time of the switching element
  • the first magnitude for the first on-time is read out of the memory element and the lamp power is output by the
  • Control of the converter adjusts such that the switching ⁇ element of the power factor correction circuit is closed in each case for the duration of the switch-on.
  • the detection unit samples the dimming signal at a frequency satisfying the following relationship: f a ⁇ 0.01-f DIM . This ensures that the circuit arrangement manages with the least component and computation effort in order to be able to detect a phase contact or a section.
  • control unit When the control unit is further formed a second size in a second memory element ERS store, which represents a measure for a first peak voltage value of the dimming signal, it can measure a mo ⁇ mentanen peak voltage of the dimming signal, and the measured instantaneous peak voltage to the first Peak voltage value, which results from the second size so weighted that the Lampenleis ⁇ tion by controlling the converter at a height willing- is made that the turn-on of the switching element
  • Lamp power dependent correction factor By this measure, the dimming level of the connected gas discharge lamp can be kept the same regardless of the peak voltage value of the dimming signal.
  • the circuit arrangement has a further memory element for storing a third variable prior to switching off the gas discharge lamp, wherein the third variable represents a measure of a first lamp power, and the circuit arrangement further has the following features:
  • comparison means for comparing the first lamp power with a predetermined lamp starting power
  • a delay device which leaves the power applied to the gas discharge lamp applied for a predetermined period of time, - A control circuit for adjusting the transducer such that the lamp power has a size at which the switching element is closed in each case for the duration of the computed ⁇ th switch-on time.
  • control unit has a microcontroller
  • detection unit is formed by appropriate circuitry and software of the microcontroller. This measure promises to ge ⁇ slightest componentry, as a microcontroller in most circuits is already in place for other reasons, and the additional functionality can be brought about mainly by an expansion of the software of the microcontroller.
  • the nominal output of the gas discharge lamp is considered to be the nominal output of the gas discharge lamp specified by the lamp manufacturer.
  • the nominal power ie the nominal power, corresponds to a dimming level of
  • All types of power converters are considered to be converters here, regardless of whether they deliver a DC voltage or an AC voltage at the output.
  • a converter in the present sense can therefore be a DC-DC converter, as well as an inverter.
  • topologies such as up or down converter, blocking, Fluß, Sepie, or Cukwandler, as well as half-bridge or full-bridge inverters possible.
  • FIG. 1 The block diagram of a circuit arrangement in a first embodiment of a first variant.
  • FIG. 2 The block diagram of a circuit arrangement in a second embodiment of a first variant.
  • FIG. 3 The block diagram of a circuit arrangement in a third embodiment of a first variant.
  • FIG. 4 The block diagram of a circuit arrangement of a second variant in which the control circuits are implemented in an integrated circuit.
  • Fig. 5 A flowchart for illustrating the method according to the invention in a first embodiment.
  • FIG. 6 A flowchart for illustrating the method according to the invention in a second embodiment.
  • FIG. 7 A flowchart for illustrating the method according to the invention in a third embodiment.
  • FIG. 1 shows the block diagram of a circuit arrangement of a first embodiment of a first variant.
  • the circuit arrangement has an input DIM for inputting a supply voltage, which is hereinafter referred to as a dimming signal, as they cut a Phasenan ⁇ , can have a phase section.
  • the Dimm ⁇ signal DIM is usually generated by a commercial phase or section dimmer (not shown) from a mains voltage.
  • the dimming signal DIM is input to a power factor correction circuit 10 which outputs an intermediate circuit voltage U z ⁇ at its output.
  • the power factor correction circuit has a switching element 12, by means of which the intermediate circuit voltage U z ⁇ is generated.
  • This intermediate circuit voltage is input to an inverter 20, which generates an output signal for operating a gas discharge lamp 5 from this intermediate circuit voltage.
  • the circuit arrangement further comprises a control circuit 40 which includes a plurality of control circuits ⁇ .
  • a first control circuit 42 serves to regulate the power factor correction circuit 10. In order to accomplish this, the dimming signal DIM and the intermediate circuit voltage U z ⁇ is detected.
  • the control circuit 40 further includes a second control circuit 44 which controls the inverter 20. To accomplish this, the output voltage of the inverter and the output current of the Kir ⁇ judge is detected.
  • the control circuit 40 also has a third control circuit 46 which is superordinate to the first and the second control circuit and connects them to one another.
  • the third control circuit 46 has a storage element 421 that can store a first variable, which represents a measure of a first switch-on time Ti of the switching element 12.
  • the third control circuit 46 also has a detection unit 11. The detection unit 11 detects whether the dimming signal DIM has a phase section or a section.
  • the third control circuit 46 is ineffective. They merely stores a first quantity representing a measure of a first switch of the switching Ti ⁇ element 12, into a first memory element 421st
  • the first and second control circuits 42 and 44 operate independently of each other.
  • the first control circuit 42 controls the power factor correction circuit so that it outputs a constant intermediate circuit voltage U z ⁇ .
  • the second control circuit 44 controls the inverter 20 such that it 5 operates the gas discharge lamp with a Budapest ⁇ voted output.
  • the predetermined power in this case is the nominal power of the gas discharge lamp 5, ie the nominal power of the gas discharge lamp 5 specified by the manufacturer.
  • the third rule ⁇ circuit is then enabled and acts as a 'master', that controls the first and the second control circuit 42 and 44.
  • the third control circuit reduces the Leis ⁇ tung handicap to the inverter 20, and reads the first size, which is a measure of represents a first switch-on time Ti of the switching element 12, a.
  • the third control circuit reads an output from the first control scarf ⁇ tung size for the current switch-on time of the switching element T 0N 12th This current switch-on time T 0N is now compared with the first switch-on time T 1 .
  • the dimming level of the gas discharge lamp 5 is exactly correlated with the phase angle of the dimming signal. That is, the larger the phase or portion of the dimming signal is, the lower is the dimming level of the gas discharge lamp 5. That is, the gas discharge lamp 5 behaves as if it were dimmed by the dimming signal DIM directly as an incandescent lamp. It is not necessary to measure the phase ⁇ angle of the dimming signal.
  • the circuit arrangement merely has to detect whether a phase contact or a section is present but does not have to measure the phase angle.
  • the circuit ⁇ arrangement can therefore be carried out very inexpensively, since no fast microcontroller or expensive analog modules are necessary.
  • FIG. 2 shows the block diagram of a erfindungsge ⁇ MAESSEN circuit arrangement in a second embodiment of a first variant.
  • the second embodiment operates similarly to the first embodiment, therefore, only the differences from the first embodiment will be described.
  • the second embodiment is characterized, in addition to the features of the first embodiment is characterized in that it sets the dimming level of the Gasentla pressure discharge lamp 5, independently of variations in the input line voltage, so the dimming signal DIM.
  • the third controller 46 in addition to the first Speicherele ⁇ element 421 on another memory element 422.
  • the third control circuit 46 stores next to the first size, which is a measure of a first on time Ti of the switching element 12, and stored in the first memory element 421, another size ,
  • the second quantity which is a measure for a first peak voltage value Ui of the dimming signal, is stored in the second memory element 422.
  • the third rule ⁇ circuit 46 measures a size which is a measure of the instantaneous peak voltage U a . Further, it reads the variable which is a measure of the stored first peak voltage Ui, and the size, which is a measure for a first ⁇ A switching time Ti of the switching element 12, a.
  • the third control circuit 46 weights the measured instantaneous mains voltage peak U a with the read-in first peak voltage value Ui resulting from the second quantity such that the output power Pi of the converter is set such that the current switch-on time T 0N of the switching element has the following formula -
  • FIG. 3 shows the block diagram of a erfindungsge ⁇ MAESSEN circuit arrangement in a third exemplary form of a first variant.
  • the third embodiment works similar to the second embodiment, therefore, only the differences from the second embodiment will be described.
  • the power applied to the gas discharge lamp 5 before being turned off is stored to restore this power when the gas discharge lamp 5 is turned on again.
  • a third variable which is a measure of a first lamp power Pi, is stored in a third memory element 423 in the third control circuit 46 before the gas discharge lamp 5 is switched off.
  • the third control circuit 46 checks to see if the vomit ⁇ -assured first lamp power P is greater than or equal to a predetermined lamp start performance.
  • the predetermined starting power can assume different values. For lamps that must always be started at full power due to thermal restrictions of the lamp burner, the predetermined starting power is accordingly the rated power of the gas discharge lamp 5. For lamps that can be started with a lower power than the rated power, the predetermined starting power is correspondingly less than the Nennleis ⁇ tion.
  • the third control circuit 46 regulates nan at a phase or portion of the inverter so as to write the stored first lamp power Pi at the Gasentla pressure discharge lamp. For the user this has the advantage that the lamp is automatically dimmed to the level at which it was dimmed before switching off. [38] If the stored lamp power Pi smaller than the predetermined lamp starting output, so 46 regulates the drit ⁇ th control circuit in such a way the inverter so as to output the predetermined lamp start discharge lamp power to the gas discharge arresters.
  • control circuit 46 controls the inverter such that the current turn-on time
  • FIG. 4 shows the block diagram of a erfindungsge ⁇ MAESSEN circuit arrangement in a second variant.
  • the power factor correction scarf ⁇ tung 10 and the inverter 20 by a control circuit 40 are controlled, which includes a microcontroller 41 having a memory 420th
  • the detection unit 11 is also integrated in the control circuit 40.
  • the control circuit 40 has the same inputs and outputs as the control circuit 40 in the first variant. Because the control circuit includes the microcontroller 41, all control operations can be performed centrally by the microcontroller 41.
  • the control circuits are implemented here in software.
  • the control circuit 40 thus likewise provides a first, second and third control circuit which operate in the same way as described in the first variant.
  • FIG. 43 A flow diagram of the method according to the invention of a first embodiment is shown in FIG. The method is based on an executing circuit arrangement, as described for example in FIG. 1. In order to carry out the method according to the invention, however, circuit arrangements with a different topology can also be used.
  • the gas discharge lamp is started at a predetermined power for a predetermined time.
  • the predetermined power is included the standard gas discharge lamps their rated power, ie the nominal power specified by the manufacturer. In advanced gas discharge lamps, however, the predetermined power can also be smaller than the nominal power.
  • the dimming signal DIM has a phase or section
  • the Lei ⁇ tion factor correction circuit is controlled so that it has a predetermined output voltage
  • the inverter is controlled so that it outputs power to the gas discharge lamp corresponding to the rated power of the gas discharge lamp ⁇ .
  • the switch ⁇ time T 1 of the switching element of the power factor correction circuit is stored.
  • the dimming signal DIM a leading or sections, so the output power of the inverter is adjusted so that the current switch-on time T 0 corresponding to N of the switching element of the nursefak ⁇ torkorrektursciens the stored on-time Ti.
  • a loop is repeatedly queried whether the dimming signal DIM has a phase or section on ⁇ and whether the lamp should be turned off. For corresponding events, a branch is made to the corresponding operating points.
  • Fig. 6 shows the flow diagram of the invention shown SEN method in a second embodiment.
  • the method of the second embodiment is substantially similar to that in the first embodiment. Therefore, only the differences from the first embodiment will be described.
  • the method of the second embodiment may be implemented with a circuit arrangement as shown in FIG. 2, will be carried out. However, other circuit topologies are conceivable with which the method according to the invention can be carried out.
  • the essential difference with the first method is that a variation in the voltage of the dimming signal being adjusted ⁇ is, and thus does not affect the selected dimming level.
  • a second size istpei ⁇ chert, which represents a measure for a first peak voltage value Ui.
  • This first peak voltage value Ui is offset with a current peak voltage value U a to make the lamp power independent of the peak voltage of the dimming signal.
  • the loss Leis ⁇ processing of the inverter 20 is included in the calculation of the rekturscaria ⁇ A switching time of the switching element of the Ti butter compositionkor- to make the power control of the gas discharge lamp even more accurately.
  • a correction factor C is introduced, which reflects a model for the non-constant power loss of the inverter 20 at different input and output parameters.
  • the switch refreshes ⁇ elle is calculated T 0 N of the switching element of the power factor correction circuit ⁇ with the following formula:
  • T 0N T ⁇ --T - C;
  • the current switch-on time is here
  • Fig. 7 shows the flow diagram of the invention shown SEN method in a third embodiment.
  • the method of the third embodiment is substantially similar to that in the second embodiment. Therefore, only the differences from the second described form.
  • the difference from the second embodiment is that a third variable is stored here before switching off the gas discharge lamp, which represents a measure of the instantaneous power Pi of the gas discharge lamp. If the gas discharge lamp as ⁇ the turned on, it is queried whether the stored instantaneous power Pi of the gas discharge lamp is greater than or equal to a predetermined lamp start performance. Depending on the type of lamp, the predetermined starting power can assume different values.
  • the predetermined take-off power is accordingly the nominal Leis ⁇ processing the gas discharge lamp 5.
  • the predetermined starting power corresponding to less than the rated power.
  • Is the ge ⁇ stored instantaneous power Pi of the gas discharge lamp is greater than or equal to a predetermined processing Lampenstartleis-, the stored Mo ⁇ mentan intricate Pi is applied to the lamp after power on.
  • Is the vomit ⁇ -assured instantaneous power Pi of the gas discharge lamp is smaller than the predetermined lamp starting performance, the predetermined lamp start power is applied to the lamp after power on.
  • the remaining The method of the third embodiment corresponds to the method of the second embodiment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe (5) in Abhängigkeit eines Dimmsignals (DIM), welches in eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10), die ein Schaltelement (12) aufweist, das getaktet mit einer Einschaltzeit (TON) eingeschaltet wird, eingegeben wird, wobei die Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10) eine Zwischenkreisspannung (UZK) ausgibt, die wiederum in einen Wandler (20) eingegeben wird, der die Lampenleistung bereitstellt, wobei bei einer Betriebsphase, bei der das Dimmsignal (DIM) keinen Phasenanschnitt und keinen Phasenabschnitt aufweist, die Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10) und der Wandler (20) unabhängig voneinander mit je einem eigenen Regelkreis geregelt werden, und bei einer Betriebsphase, bei der das Dimmsignal (DIM) einen Phasenanschnitt oder einen Phasenabschnitt aufweist, die zwei unabhängigen Regelkreise durch einen übergeordneten dritten Regelkreis derart miteinander gekoppelt werden, dass die Lampenleistung (Pa) des Wandlers (20) so eingestellt wird, dass die Einschaltzeit (TON) des Schaltelements in der Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10) einer vorbestimmten Zeit (T1) entspricht.

Description

Be s ehre ibung
[1] Verfahren und Schaltungsanordnung zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe .
Technisches Gebiet
[2] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe in Abhängigkeit eines Dimmsignals, welches in eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung, die ein Schaltelement aufweist, das getaktet mit einer Ein- schaltzeit eingeschaltet wird, eingegeben wird, wobei die Leistungsfaktorkorrekturschaltung eine Zwischenkreisspan- nung ausgibt, die wiederum in einen Wandler eingegeben wird, der die Lampenleistung bereitstellt.
[3] Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Schaltungsan- Ordnung mit ei::eir Finσar.g zun F: nspei ser. eines Di nr εi^nals, einem A^sqsrj z_,n Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungs¬ lampe, eine mit dem Eingang verbundene Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit einem einen Steuereingang aufwei- senden steuerbaren getakteten Schaltelement zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Stromaufnahme der Schaltungsanordnung, einen mit dem Ausgang verbundenen Wandler zur Erzeugung der Lampenleistung, einer Zwischenkreis- spannung, die am Ausgang der Leistungsfaktorkorrektur- Schaltung und am Eingang des Wandlers anliegt, und einer einen Steuerausgang aufweisenden Steuereinheit zum Bereitstellen eines Steuersignals für die Leistungsfaktorkorrekturschaltung und eines Steuersignals für den Wand¬ ler am Steuerausgang. Stand der Technik
[4] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Schaltungsanordnung zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe nach der Gattung des Hauptanspruchs und des Nebengeordne¬ ten Anspruchs. Die Lampenleistung wird beim erfindungsge¬ mäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mittels eines Dimmsignals eingestellt, so dass die betriebene Gasentladungslampe durch das Dimmsignal gedimmt werden kann. Das Dimmsignal weist hierbei einen Phasenan- oder abschnitt auf.
[5] Bisherige Vorschaltgeräte, die eine variable Lampen¬ leistung bereitstellen, messen den Phasenwinkel des Phasenan- oder abschnittes des Dimmsignals aus, und stellen eine Dimmleistung an der Lampe ein, die mit dem Phasenwinkel des Dimmsignals korreliert. Hierzu ist jedoch eine genaue Messung des Phasenwinkels notwendig, was entweder eine teure Zusatzschaltung mit erheblichem Bauteileaufwand oder bei digitaler Verarbeitung einen schnellen und damit teuren Prozessor notwendig macht, der das Dimm¬ signal mit einer hohen Abtastrate abtastet.
Aufgabe
[6] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb min- destens einer Gasentladungslampe in Abhängigkeit eines Dimmsignals, welches in eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung, die ein Schaltelement aufweist, das getaktet mit einer Einschaltzeit eingeschaltet wird, eingegeben wird, wobei die Leistungsfaktorkorrekturschaltung eine Zwischenkreisspannung ausgibt, die wiederum in einen Wandler eingegeben wird, der die Lampenleistung bereitstellt, anzugeben, das zu seiner Ausführung weniger Ressourcen als die im Stand der Technik bekannten Verfahren verbraucht .
[7] Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine Schal¬ tungsanordnung zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe mit Fir.g^nσ zun F: nspei ser. ein^:_* Ii r;ris i σriϊ J s, e~ner Αυsg^no' zur. Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe, eine mit dem Eingang verbundene Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit einem einen Steuereingang aufweisenden steuerbaren getakteten Schaltelement zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Stromaufnahme der Schaltungsanordnung, einen mit dem Ausgang verbundenen Wandler zur Erzeugung der Lampenleistung, einer Zwischenkreisspannung, die am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung und am Eingang des Wandlers anliegt, und einer einen Steuerausgang aufwei¬ senden Steuereinheit zum Bereitstellen eines Steuersig- nals für die Leistungsfaktorkorrekturschaltung und eines Steuersignals für den Wandler am Steuerausgang anzugeben, die kostengünstiger und mit weniger Bauteileaufwand als die im Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnungen aufgebaut werden kann.
Darstellung der Erfindung
[8] Die Lösung der Aufgabe bezüglich des Vefahrens er¬ folgt erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Bereitstel¬ len einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe in Abhängigkeit eines Dimmsignals, welches in eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung, die ein Schaltelement aufweist, das getaktet mit einer Ein¬ schaltzeit eingeschaltet wird, eingegeben wird, wobei die Leistungsfaktorkorrekturschaltung eine Zwischenkreisspan- nung ausgibt, die wiederum in einen Wandler eingegeben wird, der die Lampenleistung bereitstellt, und bei einer Betriebsphase, bei der das Dimmsignal keinen Phasenan¬ schnitt und keinen Phasenabschnitt aufweist, die Leis¬ tungsfaktorkorrekturschaltung und der Wandler unabhängig voneinander mit je einem eigenen Regelkreis geregelt werden, und bei einer Betriebsphase, bei der das Dimm¬ signal einen Phasenanschnitt oder einen Phasenabschnitt aufweist, die zwei unabhängigen Regelkreise durch einen übergeordneten dritten Regelkreis derart miteinander gekoppelt werden, dass die Lampenleistung des Wandlers derart eingestellt wird, dass die Einschaltzeit des
Schaltelements in der Leistungsfaktorkorrekturschaltung einer vorbestimmten Zeit entspricht.
[9] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens um- fasst folgende wiederholt ablaufende Schritte: - Erkennen, ob das Dimmsignal einen Phasenanschnitt oder einen Phasenabschnitt aufweist,
- Regeln der Einschaltzeit des Schaltelementes derart, dass die Zwischenkreisspannung einem vorbestimmten Wert entspricht und Abspeichern einer ersten Größe, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit des Schaltelementes darstellt, sowie Regeln der Lampenleistung des Wandlers derart, dass sie mit einer Nennleistung der Entladungs¬ lampe übereinstimmt, wenn erkannt wurde, dass das Dimm¬ signal keinen Phasenanschnitt und keinen Phasenabschnitt aufweist,
- Einlesen einer ersten Größe, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit des Schaltelementes darstellt, und Reduzie¬ ren der Lampenleistung des Wandlers derart, dass das Schaltelement jeweils für die Dauer der ersten Einschalt¬ zeit geschlossen ist, wenn erkannt wurde, dass das Dimm- signal einen Phasenanschnitt oder einen Phasenabschnitt aufweist .
Durch diese Maßnahme kann mit geringstem Bauteile- und Rechenaufwand eine Korrelation der Leistungsabgabe an die Lampe zum Phasenwinkel des Dimmsignals hergestellt wer- den.
[10] In einer Weiterbildung wird weiterhin eine zweite Größe, die ein Maß für einen ersten Scheitelspannungswert des Dimmsignals darstellt, gleichzeitig mit der ersten Größe abgespeichert, und es werden folgende zusätzliche Schritte ausgeführt:
- Messen einer momentanen Scheitelspannung (Ua) des Dimmsignals,
- Einlesen der zweiten Größe, die ein Maß für einen ersten Scheitelspannungswert (Ul) darstellt, - Gewichten der gemessenen momentanen Scheitelspannung mit dem eingelesenen ersten Scheitelspannungswert, der aus der zweiten Größe hervorgeht derart, dass die Lampen¬ leistung des Wandlers so eingestellt wird, dass die aktu¬ elle Einschaltzeit des Schaltelements folgende Formel
erfüllt: TQN=T1 --^-C ; C ist hierbei ein von der Lampen¬
leistung abhängiger Korrekturfaktor.
Durch diese Maßnahme kann der Dimmlevel der angeschlosse¬ nen Gasentladungslampe unabhängig vom Scheitelspannungs¬ wert des Dimmsignals gleichgehalten werden. [11] Für viele Entladungslampen, vor allem Hochdruckentladungslampen ist es von Vorteil, wenn das Dimmsignal von einem Phasenan- oder abschnittsdimmer bereitgestellt wird, der einen Dimmbereich von 50% - 100% aufweist. Damit können Unzulänglichkeiten vermieden werden, die bei einem Dimmlevel unter 50% entstehen können.
[12] In einer weiteren Ausgestaltung wird vor einem Ausschalten der Gasentladungslampe (5) eine dritte Größe, die ein Maß für eine erste Lampenleistung (Pl) des Wand- lers (20) darstellt, abgespeichert, und es werden folgen¬ de Schritte bei einem Wiedereinschalten der Gasentladungslampe ausgeführt:
- Einlesen der ersten und der dritten Größe,
- vergleichen der ersten Lampenleistung mit einer vorbe- stimmten Lampenstartleistung,
- Steuern des Wandlers derart, dass die Lampenleistung mit der ersten Lampenleistung der Entladungslampe übereinstimmt, wenn die erste Lampenleistung größer oder gleich der vorbestimmten Lampenstartleistung ist, - Steuern des Wandlers derart, dass die Lampenleistung mit der vorbestimmten Lampenstartleistung der Entladungslampe übereinstimmt, wenn die erste Lampenleistung klei¬ ner als die vorbestimmte Lampenstartleistung ist,
- Warten für eine vorbestimmte Zeitspanne, - Steuern des Wandlers derart, dass die Lampenleistung eine Größe aufweist, bei der das Schaltelement jeweils für die Dauer der errechneten Einschaltzeit geschlossen ist . Durch diese Maßnahme wird der vom Benutzer eingestellte Dimmlevel beim Ausschalten der Gasentladungslampe gespei- chert, und beim Wiedereinschalten der Gasentladungslampe wieder eingestellt.
[13] Die Aufgabe bezüglich der Schaltungsanordnung wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe mit:
- einem Eingang zum Einspeisen eines Dimmsignals,
- einem Ausgang zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe, - einer mit dem Eingang verbundenen Leistungsfaktorkorrekturschaltung mit einem einen Steuereingang aufweisenden steuerbaren getakteten Schaltelement zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Stromaufnahme der Schaltungsanordnung, - einem mit dem Ausgang verbundenen Wandler zur Erzeugung der Lampenleistung,
- einer Zwischenkreisspannung, die am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung und am Eingang des Wandlers anliegt, und - einer einen Steuerausgang aufweisenden Steuereinheit zum Bereitstellen eines Steuersignals für die Leistungs¬ faktorkorrekturschaltung und eines Steuersignals für den Wandler am Steuerausgang, wobei die Schaltungsanordnung
- ein mit der Steuereinheit verbundenes erstes Speicher- element zum Speichern einer ersten Größe aufweist, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit des Schaltelementes darstellt,
- eine mit dem Eingang verbundene Detektionseinheit auf¬ weist, die ausgebildet ist, zu bestimmen, ob das Dimm- signal einen Phasenan- oder einen Phasenabschnitt auf¬ weist, - bei detektierter Vollwelle (kein Phasenanschnitt und kein Phasenabschnitt) die erste Größe, die ein Maß für die erste Einschaltzeit des Schaltelementes darstellt, im ersten Speicherelement abspeichert, den Wandler so re- gelt, dass am Ausgang eine Lampenleistung anliegt, die mit einer Nennleistung der Gasentladungslampe übereinstimmt, sowie
- bei detektiertem Phasenanschnitt oder Phasenabschnitt die erste Größe für die erste Einschaltzeit aus dem Spei- cherelement ausliest und die Lampenleistung durch das
Steuern des Wandlers derart einstellt, dass das Schalt¬ element der Leistungsfaktorkorrekturschaltung jeweils für die Dauer der Einschaltzeit geschlossen ist. Durch diese Maßnahme kann mir geringstem Bauteile- und Rechenaufwand eine Korrelation der Leistungsabgabe an die Lampe zum Phasenwinkel des Dimmsignals hergestellt werden.
[14] Vorteilhafterweise tastet die Detektionseinheit das Dimmsignal mit einer Frequenz ab, die folgender Beziehung genügt: fa ≥ 0,01- fDIM . Dies stellt sicher, dass die Schal- tungsanordnung mit geringstem Bauteile- und Rechenaufwand auskommt, um einen Phasenan- oder abschnitt detektieren zu können.
[15] Wenn die Steuereinheit weiterhin ausgebildet ist eine zweite Größe in einem zweiten Speicherelement abzu- speichern, die ein Maß für einen ersten Scheitelspannungswert des Dimmsignals darstellt, kann sie einen mo¬ mentanen Netzspannungsscheitel des Dimmsignals messen, und den gemessenen momentanen Netzspannungsscheitel mit dem ersten Scheitelspannungswert, der aus der zweiten Größe hervorgeht derart gewichten, dass die Lampenleis¬ tung durch das Steuern des Wandlers in einer Höhe bereit- gestellt wird, dass die Einschaltzeit des Schaltelementes
folgender Formel genügt: T0N=T1-^--C ; C ist hierbei ein
von der Lampenleistung abhängiger Korrekturfaktor. Durch diese Maßnahme kann der Dimmlevel der angeschlossenen Gasentladungslampe unabhängig vom Scheitelspannungswert des Dimmsignals gleichgehalten werden.
[16] In einer weiteren Ausbildung weist die Schaltungsanordnung ein weiteres Speicherelement zum Abspeichern einer dritten Größe vor dem Ausschalten der Gasentla- dungslampe auf, wobei die dritte Größe ein Maß für eine erste Lampenleistung darstellt, und die Schaltungsanord¬ nung weiterhin folgende Merkmale aufweist:
- Eine Mimik zum Einlesen der ersten und der dritten Größe nach dem Einschalten der Gasentladungslampe, - Eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der ersten Lampenleistung mit einer vorbestimmten Lampenstartleis- tung,
- eine Einrichtung zum Steuern des Wandlers derart, dass die Lampenleistung mit der ersten Lampenleistung der Gasentladungslampe übereinstimmt, wenn die erste Lampen¬ leistung größer oder gleich der vorbestimmten Lampen- startleistung ist,
- eine Einrichtung zum Steuern des Wandlers derart, dass die Lampenleistung mit der vorbestimmten Lampenstartleis- tung der Gasentladungslampe übereinstimmt, wenn die erste Lampenleistung kleiner als die vorbestimmte Lampenstart- leistung ist,
- Eine Verzögerungseinrichtung, die die an die Gasentladungslampe angelegte Leistung für eine vorbestimmte Zeit- spanne angelegt lässt, - Eine Regelungsschaltung zum Einstellen des Wandlers derart, dass die Lampenleistung eine Größe aufweist, bei der das Schaltelement jeweils für die Dauer der errechne¬ ten Einschalt zeit geschlossen ist. Durch diese Maßnahme wird der vom Benutzer eingestellte Dimmlevel beim Ausschalten der Gasentladungslampe gespei¬ chert, und beim Wiedereinschalten der Gasentladungslampe wieder eingestellt.
[17] Besonders Vorteilhafterweise weist die Steuereinheit einen MikroController auf, und die Detektionseinheit wird durch entsprechende Beschaltung und Software des Mikro- controllers gebildet. Diese Maßnahme verspricht den ge¬ ringsten Bauteileaufwand, da ein MikroController in den meisten Schaltungsanordnungen aus anderen Gründen schon vorhanden ist, und die zusätzliche Funktionalität im wesentlichen durch eine Erweiterung der Software des MikroControllers herbeigeführt werden kann.
[18] Als Nennleistung der Gasentladungslampe wird hier die vom Lampenhersteller angegebene, nominale Leistung der Gasentladungslampe angesehen. Die nominale Leistung, also die Nennleistung, entspricht einem Dimmlevel von
100%
[19] Als Wandler werden hier alle Arten von Leistungswandlern angesehen, unabhängig davon, ob sie eine Gleich- Spannung oder eine Wechselspannung am Ausgang abgeben. Ein Wandler im vorliegenden Sinne kann also ein Gleichspannungswandler, wie auch ein Wechselrichter sein. Hierbei sind alle denkbaren Topologien, wie Aufwärts- oder Abwärtswandler, Sperr-, Fluß-, Sepie-, oder Cukwandler, sowie Halbbrücken- oder auch Vollbrückenwechselrichter möglich .
[20] Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestal¬ tungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfin- dungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentla¬ dungslampe ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)
[21] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zei- gen:
[22] Fig. 1 Das Blockschaltbild einer Schaltungsanord¬ nung in einer ersten Ausführungsform einer ersten Variante.
[23] Fig. 2 Das Blockschaltbild einer Schaltungsanord- nung in einer zweiten Ausführungsform einer ersten Variante.
[24] Fig. 3 Das Blockschaltbild einer Schaltungsanord¬ nung in einer dritten Ausführungsform einer ersten Variante.
[25] Fig. 4 Das Blockschaltbild einer Schaltungsanord¬ nung einer zweiten Variante, bei der die Regelschaltungen in einem integrierten Schaltkreis implementiert sind. [26] Fig. 5 Ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform.
[27] Fig. 6 Ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform.
[28] Fig. 7 Ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer dritten Ausführungsform.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
[29] Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Schaltungsan¬ ordnung einer ersten Ausführungsform einer ersten Variante. Die Schaltungsanordnung weist einen Eingang DIM zum Eingeben einer Versorgungsspannung auf, die im folgenden als Dimmsignal bezeichnet wird, da sie einen Phasenan¬ schnitt, einen Phasenabschnitt aufweisen kann. Das Dimm¬ signal DIM wird üblicherweise von einem handelsüblichen Phasenan- oder abschnittsdimmer (nicht gezeigt) aus einer Netzspannung erzeugt. Das Dimmsignal DIM wird in eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung 10 eingegeben, die an ihrem Ausgang eine Zwischenkreisspannung Uzκ ausgibt. Die Leistungsfaktorkorrekturschaltung weist ein Schaltelement 12 auf, mittels dem die Zwischenkreisspannung Uzκ erzeugt wird. Diese Zwischenkreisspannung wird in einen Wechsel- richter 20 eingegeben, der aus dieser Zwischenkreisspannung ein Ausgangssignal zum Betreiben einer Gasentladungslampe 5 generiert. Die Schaltungsanordnung weist weiterhin eine Steuerschaltung 40 auf, die mehrere Regel¬ schaltungen beinhaltet. Eine erste Regelschaltung 42 dient zum Regeln der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 10. Um dies bewerkstelligen zu können, wird das Dimmsignal DIM und die Zwischenkreisspannung Uzκ erfasst. Die Steuerschaltung 40 weist weiterhin eine zweite Regelschaltung 44 auf, die den Wechselrichter 20 regelt. Um dies bewerkstelligen zu können, wird die Ausgangsspannung des Wechselrichters und der Ausgangsstrom des Wechsel¬ richters erfasst. Die Steuerschaltung 40 weist weiterhin eine dritte Regelschaltung 46 auf, die der ersten und der zweiten Regelschaltung übergeordnet ist und diese mitein- ander verbindet. Die dritte Regelschaltung 46 besitzt ein Speicherelement 421, dass eine erste Größe, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit Ti des Schaltelementes 12 darstellt, abspeichern kann. Die dritte Regelschaltung 46 weist weiterhin eine Detektionseinheit 11 auf. Die Detek- tionseinheit 11 detektiert, ob das Dimmsignal DIM einen Phasenan- oder abschnitt aufweist.
[30] Solange das Dimmsignal DIM nun keinen Phasenan- oder abschnitt aufweist, ist die dritte Regelschaltung 46 wirkungslos. Sie speichert lediglich eine erste Größe, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit Ti des Schalt¬ elementes 12 darstellt, in einem ersten Speicherelement 421 ab. Die erste und die zweite Regelschaltung 42 und 44 agieren unabhängig voneinander. Die erste Regelschaltung 42 regelt die Leistungsfaktorkorrekturschaltung so, dass sie eine konstante Zwischenkreisspannung Uzκ ausgibt. Die zweite Regelschaltung 44 regelt den Wechselrichter 20 derart, dass er die Gasentladungslampe 5 mit einer vorbe¬ stimmten Leistung betreibt. Die vorbestimmte Leistung ist in diesem Fall die Nennleistung der Gasentladungslampe 5, also die nominale vom Hersteller spezifizierte Leistung der Gasentladungslampe 5. [31] Sobald das Dimmsignal DIM einen Phasenan- oder ab¬ schnitt aufweist, wird das von der Detektionseinheit 11 der dritten Regelschaltung 46 erfasst. Die dritte Regel¬ schaltung wird daraufhin aktiv und fungiert als , Master', steuert also die erste und die zweite Regelschaltung 42 und 44. Die dritte Regelschaltung reduziert die Leis¬ tungsvorgabe an den Wechselrichter 20, und liest die erste Größe, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit Ti des Schaltelementes 12 darstellt, ein. Gleichzeitig liest die dritte Regelschaltung eine von der ersten Regelschal¬ tung ausgegebene Größe für die aktuelle Einschaltzeit T0N des Schaltelementes 12 ein. Diese aktuelle Einschaltzeit T0N wird nun mit der ersten Einschaltzeit T1 verglichen. Da das Dimmsignal durch den Phasenan- oder abschnitt einen geringeren RMS-Wert aufweist, hat sich die aktuelle Einschaltzeit T0N des Schalters 12 verlängert. Die Leis¬ tung des Wechselrichters 20 wird nun solange reduziert, bis die aktuelle Einschaltzeit T0N wieder der gespeicher¬ ten Einschaltzeit Ti entspricht. Ist dies erreicht, ist der Dimmlevel der Gasentladungslampe 5 exakt mit dem Phasenwinkel des Dimmsignals korreliert. Dass heisst, je größer der Phasenan- oder abschnitt des Dimmsignals ist, um so niedriger ist der Dimmlevel der Gasentladungslampe 5. Dass heißt, die Gasentladungslampe 5 verhält sich so, als ob sie vom Dimmsignal DIM direkt wie eine Glühlampe gedimmt würde. Dabei ist es nicht notwendig, den Phasen¬ winkel des Dimmsignales zu messen. Diese Messung ist sehr aufwendig und rechenintensiv, was erhöhte Kosten bei der Schaltungsanordnung nach sich ziehen würde. Bei dem er- findungsgemäßen Verfahren, welches die Schaltungsanord¬ nung ausführt, muss die Schaltungsanordnung lediglich erfassen, ob ein Phasenan- oder abschnitt anliegt, sie muss aber nicht den Phasenwinkel messen. Die Schaltungs¬ anordnung kann daher sehr kostengünstig ausgeführt werden, da keine schnellen MikroController oder teure Analogbausteine notwendig sind.
[32] Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsge¬ mäßen Schaltungsanordnung in einer zweiten Ausführungsform einer ersten Variante. Die zweite Ausführungsform arbeitet ähnlich wie die erste Ausführungsform, es werden daher lediglich die Unterschiede zur ersten Ausführungs- form beschrieben. Die zweite Ausführungsform zeichnet sich zusätzlich zu den Merkmalen der ersten Ausführungsform dadurch aus, dass sie den Dimmlevel der Gasentla¬ dungslampe 5 unabhängig von Schwankungen der Eingangsnetzspannung, also des Dimmsignals DIM einstellt. Dazu weist der dritte Regler 46 neben dem ersten Speicherele¬ ment 421 ein weiteres Speicherelement 422 auf.
[33] Solange das Dimmsignal DIM keinen Phasenan- oder abschnitt aufweist, speichert die dritte Regelschaltung 46 neben der ersten Größe, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit Ti des Schaltelementes 12 darstellt, und in dem ersten Speicherelement 421 abgespeichert wird, eine weitere Größe ab. Die zweite Größe, die ein Maß für einen ersten Scheitelspannungswert Ui des Dimmsignals ist, wird im zweiten Speicherelement 422 abgespeichert.
[34] Sobald das Dimmsignal DIM einen Phasenan- oder abschnitt aufweist, wird das von der Detektionseinheit 11 der dritten Regelschaltung 46 erfasst. Die dritte Regel¬ schaltung wird daraufhin aktiv und fungiert als , Master', d.h. sie steuert ab sofort die erste und die zweite Re- gelschaltung 42 und 44. Um nun den Dimmlevel der Gasent- ladungslampe 5 unabhängig von den Spannungsschwankungen des Dimmsignals DIM zu machen, misst die dritte Regel¬ schaltung 46 eine Größe, die ein Maß für die momentane Scheitelspannung Ua ist. Weiterhin liest sie die Größe, die ein Maß für die gespeicherte erste Scheitelspannung Ui ist, und die Größe, die ein Maß für eine erste Ein¬ schaltzeit Ti des Schaltelementes 12 darstellt, ein. Daraufhin gewichtet die dritte Regelschaltung 46 den gemessenen momentanen Netzspannungsscheitel Ua mit dem ein- gelesenen ersten Scheitelspannungswert Ui, der aus der zweiten Größe hervorgeht derart, dass die Ausgangsleistung Pi des Wandlers so eingestellt wird, dass die aktuelle Einschaltzeit T0N des Schaltelements folgende Formel er-
füllt: T0N=T1-^r--C ; C ist hierbei ein von der Ausgangs-
leistung abhängiger Korrekturfaktor. Er beschreibt die Änderung der Verluste des Wechselrichters 20 in Abhängig¬ keit der Lampenspannung und der Zwischenkreisspannung. Im Prinzip ist in dem Korrekturfaktor C ein Modell für die nicht konstante Verlustleistung des Wechselrichters 20 bei verschiedenen Eingangs- und Ausgangsparametern hinterlegt .
[35] Durch die Gewichtung des gemessenen momentanen Netzspannungsscheitels Ua mit dem eingelesenen ersten Schei¬ telspannungswert Ui wird der Dimmlevel unabhängig von der Höhe des Dimmsignals DIM. Da das Dimmsignal normalerweise die Netzspannung nach einem Dimmer darstellt, werden etwaige Spannungsschwankungen der Netzspannung ausgeregelt.
[36] Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsge¬ mäßen Schaltungsanordnung in einer dritten Ausführungs- form einer ersten Variante. Die dritte Ausführungsform arbeitet ähnlich wie die zweite Ausführungsform, es werden daher lediglich die Unterschiede zur zweiten Ausführungsform beschrieben. In der dritten Ausführungsform wird bei Abschalten der Gasentladungslampe 5 die vor dem Abschalten an die Gasentladungslampe 5 angelegte Leistung gespeichert, um diese Leistung beim Wiedereinschalten der Gasentladungslampe 5 wieder einzustellen. Um dies zu realisieren, wird eine dritte Größe, die ein Maß für eine erste Lampenleistung Pi ist, in einem dritten Speicher- element 423 in der dritten Regelschaltung 46 abgespeichert, bevor die Gasentladungslampe 5 abgeschaltet wird.
[37] Wird die Gasentladungslampe 5 wieder eingeschaltet, so fragt die dritte Regelschaltung 46 ab, ob die gespei¬ cherte erste Lampenleistung Pi größer oder gleich einer vorbestimmten Lampenstartleistung ist. Je nach Lampentyp kann die vorbestimmte Startleistung verschiedene Werte annehmen. Bei Lampen, die aufgrund thermischer Restriktionen des Lampenbrenners immer mit voller Leistung gestartet werden müssen, ist die vorbestimmte Startleistung dementsprechend die Nennleistung der Gasentladungslampe 5. Bei Lampen, die mit einer geringeren Leistung als der Nennleistung gestartet werden können, ist die vorbestimmte Startleistung entsprechend geringer als die Nennleis¬ tung. Ist also die gespeicherte erste Lampenleistung Pi größer oder gleich der vorbestimmten Lampenstartleistung, so regelt die dritte Regelschaltung 46 bei einem Phase- nan- oder abschnitt den Wechselrichter derart, dass er die gespeicherte erste Lampenleistung Pi an die Gasentla¬ dungslampe abgibt. Für den Benutzer hat dies den Vorteil, dass die Lampe automatisch auf den Level gedimmt wird, auf den sie vor dem Ausschalten gedimmt war. [38] Ist die gespeicherte Lampenleistung Pi kleiner als die vorbestimmte Lampenstartleistung, so regelt die drit¬ te Regelschaltung 46 den Wechselrichter derart, dass er die vorbestimmte Lampenstartleistung an die Gasentla- dungslampe abgibt.
[39] Nach dem Lampenstart wird eine vorbestimmte Zeit (ca. 1-15min) gewartet, in der die Leistung, also entwe¬ der die gespeicherte erste Lampenleistung Pi oder die Lampenstartleistung an der Gasentladungslampe 5 anliegt. Dies ist notwendig, um den Lampenbrenner thermisch zu stabilisieren .
[40] Nach dieser Zeit regelt die Regelschaltung 46 den Wechselrichter derart, dass die aktuelle Einschaltzeit
T0N mit einer durch die Formel Tr=T,-r- C errechneten
Einschalt zeit Tc übereinstimmt. Damit ist die Dimmstel¬ lung der Gasentladungslampe 5 wieder konform mit dem Phasenwinkel des Dimmsignals DIM.
[41] Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsge¬ mäßen Schaltungsanordnung in einer zweiten Variante. In dieser Variante werden die Leistungsfaktorkorrekturschal¬ tung 10 und der Wechselrichter 20 von einer Steuerschaltung 40 angesteuert, die einen MikroController 41 mit einem Speicher 420 beinhaltet. Die Detektionseinheit 11 ist ebenfalls in die Steuerschaltung 40 integriert. Die Steuerschaltung 40 weist die gleichen Ein- und Ausgänge auf wie die Steuerschaltung 40 in der ersten Variante. Dadurch, dass die Steuerschaltung den MikroController 41 beinhaltet, können alle Regelvorgänge zentral vom Mikro- controller 41 vorgenommen werden. Die Regelschaltungen sind hier in Software implementiert. Die Steuerschaltung 40 stellt somit ebenfalls eine erste, zweite und dritte Regelschaltung zur Verfügung, die in gleicher Weise arbeiten wie in der ersten Variante beschrieben.
[42] Da die Funktionalität digital als Software implemen¬ tiert wird, ist es bedeutend einfacher, Merkmale wie einen von der Spannung des Dimmsignals unabhängigen Dimmlevel oder ein Abspeichern des Dimmlevels beim Abschalten zu implementieren. Diese Variante ist sehr kostengünstig, da moderne Schaltungen wie z.B. Betriebsgeräte für Gas¬ entladungslampen meistens aus anderen Gründen schon einen MikroController aufweisen, und sich somit die zusätzliche Funktionalität vor allem auf zusätzliche Software be¬ schränkt, was die Kosten niedrig hält. Das erfindungsge- mäße Verfahren, das die Schaltungsanordnung ausführt bietet gerade in solch einer Konstellation den unschätzbaren Vorteil, dass aufgrund der fehlenden Phasenwinkel- messung des Dimmsignals ein sehr Leistungsschwacher und damit kostengünstiger MikroController ausreicht. Bei den bekannten Dimmverfahren nach dem Stand der Technik ist eine Phasenwinkelmessung obligatorisch und ein Leistungsstarker und damit teurer MikroController notwendig.
[43] Ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens einer ersten Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt. Dem Verfahren liegt eine ausführende Schaltungsanordnung, wie sie z.B. in den Fig. 1 beschrieben wurde, zugrunde. Um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, können aber auch Schaltungsanordnungen mit anderer Topologie Verwendung finden. Nach dem Start wird die Gasentladungs- lampe für eine Vorbestimmte Zeit mit einer vorbestimmten Leistung angefahren. Die vorbestimmte Leistung ist bei den gängigen Gasentladungslampen ihre Nennleistung, also die vom Hersteller spezifizierte Nominalleistung. Bei fortschrittlichen Gasentladungslampen kann die vorbestimmte Leistung aber auch kleiner sein als die Nennleis- tung. Dann wird detektiert, ob das Dimmsignal DIM einen Phasenan- oder abschnitt aufweist, und bei einem Dimm¬ signal DIM ohne Phasenan- oder abschnitt wird die Leis¬ tungsfaktorkorrekturschaltung so geregelt, dass sie eine vorbestimmte Ausgangsspannung aufweist, und der Wechsel- richter wird so geregelt, dass er eine Leistung an die Gasentladungslampe abgibt, die der Nennleistung der Gas¬ entladungslampe entspricht. Außerdem wird die Einschalt¬ zeit T1 des Schaltelementes der Leistungsfaktorkorrekturschaltung abgespeichert. Weist das Dimmsignal DIM einen Phasenan- oder abschnitt auf, so wird die Abgabeleistung des Wechselrichters so eingestellt, dass die aktuelle Einschaltzeit T0N des Schaltelementes der Leistungsfak¬ torkorrekturschaltung der gespeicherten Einschaltzeit Ti entspricht .
[44] In einer Schleife wird immer wieder abgefragt, ob das Dimmsignal DIM einen Phasenan- oder abschnitt auf¬ weist und ob die Lampe ausgeschaltet werden soll. Bei entsprechenden Ereignissen wird zu den entsprechenden Betriebspunkten verzweigt.
[45] Fig. 6 zeigt das Ablaufdiagramm des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsform. Das Verfahren der zweiten Ausführungsform ist in wesentlichen Teilen ähnlich zu dem in der ersten Ausführungsform. Es werden daher nur die Unterschiede zur ersten Ausführungs- form beschrieben. Das Verfahren der zweiten Ausführungsform kann mit einer Schaltungsanordnung, wie sie in Fig. 2 beschrieben wurde, ausgeführt werden. Es sind jedoch auch andere Schaltungstopologien denkbar, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Der wesentliche Unterschied zum ersten Verfahren liegt darin, dass eine Schwankung der Spannung des Dimmsignals ausge¬ glichen wird, und sich somit nicht auf den eingestellten Dimmlevel auswirkt. Dazu wird eine zweite Größe abgespei¬ chert, die ein Maß für einen ersten Scheitelspannungswert Ui darstellt. Dieser erste Scheitelspannungswert Ui wird mit einem aktuellen Scheitelspannungswert Ua verrechnet, um die Lampenleistung unabhängig von der Scheitelspannung des Dimmsignals zu machen. Außerdem wird die Verlustleis¬ tung des Wechselrichters 20 in die Berechnung der Ein¬ schaltzeit Ti des Schaltelementes der Leistungsfaktorkor- rekturschaltung mit einbezogen, um die Leistungsregelung der Gasentladungslampe noch genauer zu gestalten. Dazu wird ein Korrekturfaktor C eingeführt, der ein Modell für die nicht konstante Verlustleistung des Wechselrichters 20 bei verschiedenen Eingangs- und Ausgangsparametern widerspiegelt. Um dies zu bewerkstelligen, wird die aktu¬ elle Einschaltzeit T0N des Schaltelementes der Leistungs¬ faktorkorrekturschaltung mit folgender Formel berechnet:
T0N =Tι --T--C ; Die aktuelle Einschaltzeit wird hierbei
immer dann mittels dieser Formel berechnet, wenn das Dimmsignal einen Phasenan- oder abschnitt aufweist.
[46] Fig. 7 zeigt das Ablaufdiagramm des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens in einer dritten Ausführungsform. Das Verfahren der dritten Ausführungsform ist in wesentlichen Teilen ähnlich zu dem in der zweiten Ausführungsform. Es werden daher nur die Unterschiede zur zweiten Ausfüh- rungsform beschrieben. Der Unterschied zur zweiten Ausführungsform besteht darin, dass hier vor dem Ausschalten der Gasentladungslampe eine dritte Größe abgespeichert wird, die ein Maß für die Momentanleistung Pi der Gasent- ladungslampe darstellt. Wird die Gasentladungslampe wie¬ der eingeschaltet, so wird abgefragt, ob die gespeicherte Momentanleistung Pi der Gasentladungslampe größer oder gleich einer vorbestimmten Lampenstartleistung ist. Je nach Lampentyp kann die vorbestimmte Startleistung ver- schiedene Werte annehmen. Bei älteren Lampen, die auf¬ grund thermischer Restriktionen des Lampenbrenners immer mit voller Leistung gestartet werden müssen, ist die vorbestimmte Startleistung dementsprechend die Nennleis¬ tung der Gasentladungslampe 5. Bei moderneren Lampen, die mit einer geringeren Leistung als der Nennleistung gestartet werden können, ist die vorbestimmte Startleistung entsprechend geringer als die Nennleistung. Ist die ge¬ speicherte Momentanleistung Pi der Gasentladungslampe größer oder gleich einer vorbestimmten Lampenstartleis- tung, so wird nach dem Einschalten die gespeicherte Mo¬ mentanleistung Pi an die Lampe angelegt. Ist die gespei¬ cherte Momentanleistung Pi der Gasentladungslampe kleiner als die vorbestimmte Lampenstartleistung, so wird nach dem Einschalten die vorbestimmte Lampenstartleistung an die Lampe angelegt.
[47] Nach dem Lampenstart wird eine vorbestimmte Zeit (ca. ls-15min) gewartet, in der die Leistung, also entwe¬ der die gespeicherte erste Lampenleistung Pi oder die Lampenstartleistung an die Gasentladungslampe 5 angelegt wird. Dies ist notwendig, um den Lampenbrenner der Gas¬ entladungslampe 5 thermisch zu stabilisieren. Das restli- che Verfahren der dritten Ausführungsform entspricht dem Verfahren der zweiten Ausführungsform.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentladungslampe (5) in Abhängigkeit eines Dimmsignals (DIM) , welches in eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10), die ein Schaltelement (12) aufweist, das getaktet mit einer Einschaltzeit (TON) eingeschaltet wird, eingegeben wird, wobei die Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10) eine Zwischenkreisspannung (Uzκ) ausgibt, die wiederum in einen Wandler (20) eingegeben wird, der die Lampenleistung bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass
- bei einer Betriebsphase, bei der das Dimmsignal (DIM) keinen Phasenanschnitt und keinen Phasenab¬ schnitt aufweist, die Leistungsfaktorkorrekturschal- tung (10) und der Wandler (20) unabhängig voneinander mit je einem eigenen Regelkreis geregelt werden, und
- bei einer Betriebsphase, bei der das Dimmsignal (DIM) einen Phasenanschnitt oder einen Phasenab¬ schnitt aufweist, die zwei unabhängigen Regelkreise durch einen übergeordneten dritten Regelkreis derart miteinander gekoppelt werden, dass die Lampenleistung (Pa) des Wandlers (20) so eingestellt wird, dass die Einschaltzeit (TON) des Schaltelements in der Leis¬ tungsfaktorkorrekturschaltung (10) einer vorbestimm- ten Zeit (Ti) entspricht.
2. Verfahren "ach ^^spr„c." .. , gekennzeichnet durch folgende wiederholt ablaufende Schritte:
- Erkennen, ob das Dimmsignal (DIM) einen Phasenanschnitt oder einen Phasenabschnitt aufweist, - Regeln der Einschaltzeit (TON) des Schaltelementes (12) derart, dass die Zwischenkreisspannung (UZK) einem vorbestimmten Wert entspricht und Abspeichern einer ersten Größe, die ein Maß für eine erste Ein¬ schaltzeit (Ti) des Schaltelementes (12) darstellt, sowie Regeln der Lampenleistung (Pa) des Wandlers
(20) derart, dass sie mit einer Nennleistung (PN) der Entladungslampe übereinstimmt, wenn erkannt wurde, dass das Dimmsignal keinen Phasenanschnitt und keinen Phasenabschnitt aufweist, - Einlesen einer ersten Größe, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit (Ti) des Schaltelementes dar¬ stellt, und Reduzieren der Lampenleistung (Pa) des Wandlers (20) derart, dass das Schaltelement (12) je¬ weils für die Dauer der ersten Einschaltzeit (Ti) ge- schlössen ist, wenn erkannt wurde, dass das Dimm¬ signal einen Phasenanschnitt oder einen Phasenab¬ schnitt aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine zweite Größe, die ein Maß für ei- nen ersten Scheitelspannungswert (Ui) des Dimmsignals (DIM) darstellt, gleichzeitig mit der ersten Größe abgespeichert wird, und folgende zusätzliche Schritte ausgeführt werden:
- Messen einer momentanen Scheitelspannung (Ua) des Dimmsignals,
- Einlesen der zweiten Größe, die ein Maß für einen ersten Scheitelspannungswert (Ui) darstellt,
- Gewichten der gemessenen momentanen Scheitelspannung (Ua) mit dem eingelesenen ersten Scheitelspannungswert (Ui) , der aus der zweiten Größe hervorgeht derart, dass die Lampenleistung (Pa) des Wandlers (20) so ein- gestellt wird, dass die aktuelle Einschaltzeit (TW) des Schaltelements folgende Formel erfüllt:
TON =Α --T--C ; C ist hierbei ein von der Lampenleistung
(Pa) abhängiger Korrekturfaktor.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dimmsignal (DIM) von einem Phasenan- oder abschnittsdimmer bereitgestellt wird, der einen Dimmbereich von 50% - 100% aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass vor einem Ausschalten der
Gasentladungslampe (5) eine dritte Größe, die ein Maß für eine erste Lampenleistung (Pi) des Wandlers (20) darstellt, abgespeichert wird, sowie Ausführen folgen¬ der Schritte bei einem Wiedereinschalten der Gasentla- dungslampe (5) :
- Einlesen der ersten und der dritten Größe,
- vergleichen der ersten Lampenleistung (Pi) mit einer vorbestimmten Lampenstartleistung,
- Steuern des Wandlers (20) derart, dass die Lampen- leistung (Pa) mit der ersten Lampenleistung (Pi) der
Entladungslampe übereinstimmt, wenn die erste Lampen¬ leistung (Pi) größer oder gleich der vorbestimmten Lampenstartleistung ist,
- Steuern des Wandlers (20) derart, dass die Lampen- leistung (Pa) mit der vorbestimmten Lampenstartleistung der Entladungslampe übereinstimmt, wenn die ers¬ te Lampenleistung (Pi) kleiner als die vorbestimmte Lampenstartleistung ist,
- Warten für eine vorbestimmte Zeitspanne, - Steuern des Wandlers (20) derart, dass die Lampen¬ leistung (Pa) eine Größe aufweist, bei der das Schaltelement jeweils für die Dauer der errechneten Einschaltzeit (T0) geschlossen ist.
Schaltungsanordnung zum Bereitstellen einer Lampenleistung für den Betrieb mindestens einer Gasentla¬ dungslampe mit:
- eITein Eingang zum ninεpeiεen cmeε Lirjisigralε OIX) , - ei'vu Auoganq /ui,\ Bereitstellen einer Lampenleis¬ tung (Pa) für den Betrieb mindestens einer Gasentla¬ dungslampe (5) ,
- einer mit dem Eingang verbundenen Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10) mit einem einen Steuereingang aufweisenden steuerbaren getakteten Schaltelement
(12) zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Stromaufnahme der Schaltungsanordnung,
- einem mit dem Ausgang verbundenen Wandler (20) zur Erzeugung der Lampenleistung (Pa) , - einer Zwischenkreisspannung (Uzκ) , die am Ausgang der Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10) und am Eingang des Wandlers (20) anliegt, und
- einer einen Steuerausgang aufweisenden Steuereinheit (40) zum Bereitstellen eines Steuersignals für die Leistungsfaktorkorrekturschaltung (10) und eines Steuersignals für den Wandler (20) am Steuerausgang, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung
- ein mit der Steuereinheit verbundenes erstes Spei¬ cherelement (421) zum Speichern einer ersten Größe aufweist, die ein Maß für eine erste Einschaltzeit (Tl) des Schaltelementes (12) darstellt, - eine mit dem Eingang verbundene Detektionseinheit (11) aufweist, die ausgebildet ist, zu bestimmen, ob das Dimmsignal (DIM) einen Phasenan- oder einen Phasenabschnitt aufweist, - bei detektierter Vollwelle (kein Phasenanschnitt und kein Phasenabschnitt) die erste Größe, die ein Maß für die erste Einschaltzeit (Ti) des Schaltele¬ mentes darstellt, im ersten Speicherelement (421) ab¬ speichert, den Wandler (20) so regelt, dass am Aus- gang eine Lampenleistung (Pa) anliegt, die mit einer Nennleistung der Gasentladungslampe übereinstimmt, sowie
- bei detektiertem Phasenanschnitt oder Phasenab¬ schnitt die erste Größe für die erste Einschaltzeit (Ti) aus dem Speicherelement ausliest und die Lampen¬ leistung (Pa) durch das Steuern des Wandlers derart einstellt, dass das Schaltelement (12) der Leistungs¬ faktorkorrekturschaltung (10) jeweils für die Dauer der Einschaltzeit (Ti) geschlossen ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit das Dimmsignal mit einer Frequenz (fa) abtastet, die folgender Beziehung genügt: fa≥0,01-fDIM
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) weiterhin ausgebildet ist eine zweite Größe in einem zweiten Speicherelement (422) abzuspeichern, die ein Maß für einen ersten Scheitelspannungswert (Ui) des Dimm¬ signals darstellt.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung einen momenta¬ nen Netzspannungsscheitel (Ua) des Dimmsignals misst, und den gemessenen momentanen Netzspannungsscheitel (Ua) mit dem ersten Scheitelspannungswert (Ui) , der aus der zweiten Größe hervorgeht derart gewichtet, dass die Lampenleistung (Pa) durch das Steuern des Wandlers in einer Höhe bereitgestellt wird, dass die Einschaltzeit (TON) des Schaltelementes folgender For-
mel genügt: T0N=T1-^r~-C ; C ist hierbei ein von der
Lampenleistung abhängiger Korrekturfaktor.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung ein wei¬ teres Speicherelement (423) zum Abspeichern einer dritten Größe vor dem Ausschalten der Gasentladungslampe (5) aufweist, wobei die dritte Größe ein Maß für eine erste Lampenleistung (Pi) darstellt, und die Schaltungsanordnung weiterhin folgende Merkmale aufweist : - Eine Mimik zum Einlesen der ersten und der dritten Größe nach dem Einschalten der Gasentladungslampe, - Eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der ersten Lampenleistung (Pi) mit einer vorbestimmten Lampenstartleistung, - eine Einrichtung zum Steuern des Wandlers derart, dass die Lampenleistung (Pa) mit der ersten Lampenleistung (Pi) der Gasentladungslampe übereinstimmt, wenn die erste Lampenleistung (Pi) größer oder gleich der vorbestimmten Lampenstartleistung ist, - eine Einrichtung zum Steuern des Wandlers derart, dass die Lampenleistung (Pa) mit der vorbestimmten Lampenstartleistung der Gasentladungslampe übereinstimmt, wenn die erste Lampenleistung (Pi) kleiner als die vorbestimmte Lampenstartleistung ist, - Eine Verzögerungseinrichtung, die die an die Gasentladungslampe angelegte Leistung (Pa) für eine vor¬ bestimmte Zeitspanne angelegt lässt, - Eine Regelungsschaltung (46) zum Einstellen des Wandlers derart, dass die Lampenleistung (Pa) eine Größe aufweist, bei der das Schaltelement (12) je¬ weils für die Dauer der errechneten Einschaltzeit (Tc) geschlossen ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerein- heit (40) einen MikroController aufweist, und die De- tektionseinheit (11) durch entsprechende Beschaltung und Software des MikroControllers gebildet wird.
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